[发明专利]一种高精度自复位探针式位移测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于型面测量技术领域，具体涉及一种高精度自复位探针式位移测量装置及测量方法。

背景技术

塔式太阳能热发电技术属于新能源利用技术，近年来在我国得到了很快的发展，并逐步实现商业化。在塔式太阳能热发电系统中，定日镜是用于会聚太阳能的关键聚光设备，定日镜安装的面形精度对聚光效率有重要影响，并直接影响太阳能光热电站的发电效率，因此需要对定日镜整体型面误差进行准确检测。定日镜一般尺寸较大，需要用特定的检测设备才能对其型面进行检测。长度计是一种集光机电于一体的高精度、数字化长度测量传感器，它与数字显示仪或计算机连接以组成长度测量系统，其采用接触式相对测量的方式，可用于对精密机械、光学零部件几何形位公差的精准检测。然而传统长度计虽然精度较高，但一般量程较小，不能用于大尺寸定日镜的整体型面测量。另外，有些类型的长度计虽然采用磁栅尺或光栅尺作为位移传感器，量程也可以做的比较大，但长度计的探针不能实现自动复位，无法实现自动测量，测量效率较低，无法用于大尺寸定日镜的整体型面在线检测。

发明内容

本发明提供了一种高精度自复位探针式位移测量装置及测量方法，以满足太阳能热发电系统中对大尺寸定日镜整体型面的在线测量需求。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种高精度自复位探针式位移测量装置，所述测量装置由底部支撑单元、线性运动单元、线性驱动单元和顶部连接单元组成；

所述线性运动单元与线性驱动单元相对地平行安装在底部支撑单元和顶部连接单元之间，所述底部支撑单元和顶部连接单元平行设置，所述线性驱动单元与线性运动单元连接，以控制线性运动单元中的探针15竖直上下运动，实现自动测量和自动复位；

所述线性运动单元还包括位移传感器，以测量探针15在竖直方向上的位移量。

所述底部支撑单元由连接固定底板1、直线轴承Ⅰ19和探针挡板22组成，所述直线轴承Ⅰ19安装在连接固定底板1上，探针挡板22滑动安装在连接固定底板1的底部，且直线轴承Ⅰ19对应处的探针挡板22的上表面与连接固定底板1的下表面共面。

所述底部支撑单元还包括固定在连接固定底板1的下表面的游离端挡板20和固定端挡板21，所述游离端挡板20和固定端挡板21内部均开有槽，所述探针挡板22滑动安装在游离端挡板20和固定端挡板21的槽内，将固定端挡板21槽内的探针挡板22推向游离端挡板20时，探针挡板22将直线轴承Ⅰ19的轴孔遮挡，当探针挡板22被推回至固定端挡板21槽内时，直线轴承Ⅰ19的轴孔外露。

所述位移传感器为光栅尺或磁栅尺。

所述线性运动单元由连接固定板Ⅰ2、导轨端盖3、磁栅尺4、直线导轨5、磁栅尺读数头6、滑块连接板7、探针固定块8和探针15组成，所述连接固定板Ⅰ2垂直安装在底部支撑单元上；所述直线导轨5固定安装在连接固定板Ⅰ2上；所述直线导轨5的两端安装有导轨端盖3；所述磁栅尺4平行固定在直线导轨5的一侧；探针固定块8与直线导轨5的滑块之间通过所述滑块连接板7连接，所述探针固定块8固定连接在线性驱动单元的滑动端上；所述磁栅尺读数头6与滑块连接板7固定连接，且磁栅尺读数头6的传感面平行覆盖磁栅尺4的表面；所述探针15与直线导轨5平行设置，探针15的一端固定在探针固定块8内，探针15的另一端正对直线轴承Ⅰ19的轴孔。

所述探针15上还安装有弹簧16，所述弹簧16活动地套装在探针15上且安装在直线轴承Ⅰ19内。

所述线性驱动单元的驱动源为电动丝杠或气动滑台。

所述线性驱动单元由连接固定板Ⅱ11、直线轴承Ⅱ12、丝母连接板13、导向轴14、导向轴固定块17和丝杠下端固定块18组成；所述顶部连接单元由连接固定上板9和丝杠电机10组成；

所述丝杠电机10安装在连接固定上板9上；所述连接固定板Ⅱ11垂直安装在连接固定上板9与底部支撑单元之间；两个所述直线轴承Ⅱ12分别配套安装在两个导向轴14上，两个所述直线轴承Ⅱ12对称连接在丝母连接板13两侧；丝杠电机10的丝母安装在丝母连接板13内，带动丝母连接板13沿导向轴14同步运动；所述导向轴14两端通过导向轴固定块17安装在连接固定板Ⅱ11上，所述丝杠下端固定块18安装在连接固定板Ⅱ11下端，以防止丝母运动脱落。

一种高精度自复位探针式位移测量方法，具体过程为：

S1、整线性运动单元的位置使探针15与底部支撑单元的直线轴承Ⅰ19的内径重合，且探针15能在竖直方向上下运动，调整线性运动单元中位移传感器的位置，使其处于待测量状态；